帶鋼成品寬度控制研究

何 威

（河鋼集團(tuán)承鋼公司自動化中心，河北 承德 067000）

由于我公司帶鋼線采用連鑄熱送供料，節(jié)約加熱成本的同時也帶來一些問題，如熱坯長距離輥道運(yùn)輸會導(dǎo)致熱坯形變，出現(xiàn)鐮刀彎，扣頭，翹頭等現(xiàn)象。連鑄切割也偶爾造成頭尾超寬問題。由于無法預(yù)知這些問題，給崗位造成了較大的困擾，粗軋寬度控制不準(zhǔn)確且容易跑偏。本研究項(xiàng)目就是針對這些問題，通過自動化手段進(jìn)行優(yōu)化控制，提高了系統(tǒng)對上述各種問題的應(yīng)對能力，從而提高了控制精度和成品質(zhì)量。

1 主要控制功能系統(tǒng)

1.1 粗軋立輥頭尾短行程控制功能

（1）頭部短行程。在粗軋區(qū)無鋼的情況下，投用頭部短行程，立輥輥縫直接預(yù)擺到短行程要求的設(shè)定值，此時的立輥輥縫為：立輥輥縫一級設(shè)定值E1gap+短行程設(shè)定值A(chǔ)0*2（A0一般設(shè)定為負(fù)值）；判斷立輥咬鋼信號，當(dāng)立輥軋制力＞150kn時，并持續(xù)50MS（用以濾除干擾信號），視為立輥咬鋼；立輥咬鋼后，根據(jù)計(jì)算公式，將立輥輥縫設(shè)定值變?yōu)榍€1控制：

E1gap+2(A0+A1*X+A2*X2+A3X3)

其中：A0：單側(cè)預(yù)壓值（畫面可修改）；A1：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；A2：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；A3：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；X：立輥速度積分長度

立輥速度積分長度達(dá)到一次設(shè)定長度S（畫面可修改）時，第一階段完成，當(dāng)X＞S時：

立輥輥縫設(shè)定值變?yōu)榍€2控制：

E1gap+2(K+K1*X+K2*X2+K3X3)

其中：K：單側(cè)預(yù)壓值（畫面可修改）；K1：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；K2：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；K3：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；X：立輥速度積分長度

立輥速度積分長度達(dá)到二次設(shè)定長度L（畫面可修改）時，第二階段完成，即：X=L時，頭部短行程控制結(jié)束，立輥輥縫恢復(fù)一級設(shè)定值E1gap。

圖1 控制功能系統(tǒng)

（2）尾部短行程。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場測量值，輸入粗軋機(jī)前HMD203至立輥軋輥中心線距離L0：

如果粗軋機(jī)前HMD203沒有進(jìn)行過移位或其他角度變動，正常生產(chǎn)時不需要改動。

采用粗軋機(jī)前HMD203檢測到“無鋼”為尾部短行程投用觸發(fā)信號，此時開始記錄立輥速度積分長度X；

當(dāng)立輥速度積分長度X達(dá)到L0-L時（L為總壓尾距離），開始一次下壓，立輥輥縫為設(shè)定值為曲線1控制：

E1gap+2(A0+A1*X+A2*X2+A3X3)

其中：A0：單側(cè)預(yù)壓值（畫面可修改）；A1：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；A2：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；A3：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；X：立輥速度積分長度

當(dāng)立輥速度積分長度X達(dá)到L0-S時（S為二次下壓距離），開始二次下壓，立輥輥縫為設(shè)定值為曲線2控制：

E1gap+2(K+K1*X+K2*X2+K3X3)

其中：K：單側(cè)預(yù)壓值（畫面可修改）；K1：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；K2：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；K3：預(yù)設(shè)常數(shù)（程序可修改）；X：立輥速度積分長度

立輥立輥軋制力＜80kn時，延時500ms（濾除干擾信號），視為立輥拋鋼，尾部短行程控制結(jié)束，立輥輥縫恢復(fù)一級設(shè)定值E1gap。

為防止尾部短行程觸發(fā)信號錯誤，造成立輥提前動作，產(chǎn)生整塊鋼坯寬度異常的事故，引入板坯長度跟蹤作為參考信號，只有參考信號觸發(fā)后，尾部短行程觸發(fā)信號才能起作用，具體應(yīng)用為：

利用平輥速度、壓下量等記錄每道次的板坯長度（第一道次采用來坯長度），當(dāng)奇道次軋制立輥咬鋼后，利用立輥速度積分累積記錄立輥已軋制的長度，與入口板坯長度相比，得到比值1；

將HMD203到立輥之間的距離與入口板坯長度相比，并取負(fù)加1，等到比值2；

只有當(dāng)比值1＞比值2時，參考信號才能觸發(fā)，具體公式為：

立輥已軋制長度/入口板坯長度＞1-HMD203至立輥距離/入口板坯長度

1.2 粗軋平輥壓下自動傾斜功能

原粗軋輥縫水平調(diào)節(jié)為手動操作手柄，調(diào)節(jié)時需要各道次停軋后進(jìn)行手動調(diào)整，但人工調(diào)節(jié)除了費(fèi)事、費(fèi)力外，最主要的缺點(diǎn)是因個人手法不同，造成調(diào)節(jié)量不準(zhǔn)確，耽誤鋼溫，且影響軋鋼節(jié)奏。

平輥壓下自動傾斜功能是在純手工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上開發(fā)的自己調(diào)節(jié)功能，為了消除各道次誤差，新系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分道次調(diào)整。在人機(jī)畫面上功能投用為鼠標(biāo)左鍵，取消為鼠標(biāo)右鍵，投用按鈕有顏色及字體的顯示，用于指示當(dāng)前的投用狀態(tài)情況。為了防止誤操作的發(fā)生，特對每一道次都設(shè)置了“自動預(yù)設(shè)值”的窗口，崗位人員可以預(yù)先輸入數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤后點(diǎn)擊“確認(rèn)”鍵，系統(tǒng)將“自動預(yù)設(shè)值”寫入“自動設(shè)定值”，“自動設(shè)定值”是自動調(diào)節(jié)所使用的數(shù)值。

“手動設(shè)定值”受主操作臺操作手柄控制，其轉(zhuǎn)換開關(guān)為自復(fù)位式，用于崗位人員手動調(diào)節(jié)平輥壓下輥縫偏差，若將開關(guān)撥向“操作側(cè)”檔位，減小操作側(cè)輥縫，同時抬起傳動側(cè)輥縫，效果即為操作側(cè)比傳動側(cè)壓下量增大；將開關(guān)撥向“傳動側(cè)”檔位，減小傳動側(cè)輥縫，同時抬起操作側(cè)輥縫，效果即為傳動側(cè)比操作側(cè)壓下量增大。

“自動設(shè)定值”與“手動設(shè)定值”調(diào)整速度均為1mm/s。

新開發(fā)的平輥壓下自動傾斜功能屬于自動調(diào)節(jié)，且能夠根據(jù)實(shí)際情況，依據(jù)軋制規(guī)格的不同，按各道次自動調(diào)節(jié)，崗位人員只需要在人機(jī)接口畫面窗口中輸入各道次的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)值，在各道次軋制完之后，系統(tǒng)自動依據(jù)窗口數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，最終達(dá)到減小調(diào)整偏差，保證順利軋制。

圖2 粗軋平輥壓下自動傾斜功能

1.3 粗軋推床、立輥及輥道提速模式

因粗軋機(jī)前、機(jī)后推床開口度精度不高，且道次切換后推床需調(diào)節(jié)到位才能順控軋制，但往往等待時間過長，影響軋鋼節(jié)奏；而粗軋機(jī)前延伸輥道控制受到粗軋自動軋鋼跟蹤的限制，只有當(dāng)粗軋區(qū)無鋼時入口輥道方可提速，即第五道次粗軋區(qū)拋鋼，中間坯尾部離開粗軋機(jī)后HMD302才允許機(jī)前輥道提速上鋼，這樣會造成粗軋兩塊坯之間連續(xù)性不強(qiáng)，進(jìn)而影響軋制節(jié)奏。

在針對粗軋推床、立輥提速模式中，根據(jù)自動軋鋼的順序功能可知，只有設(shè)備調(diào)節(jié)到位時才能進(jìn)行下一步，而偶道次軋制時，鋼坯在機(jī)后推床，順序軋制卻受到機(jī)前推床及立輥動作的影響，特別是立輥，需要完全打開，其輥縫遠(yuǎn)大于板坯寬度，所以完全不需要等到立輥及推床完全調(diào)整好后再進(jìn)行軋制，為此，設(shè)定為當(dāng)偶道次時立輥打開到設(shè)定值的90%時（此時立輥開度遠(yuǎn)大于板坯寬度），可以進(jìn)行下一步軋制，一般在軋制過程中，鋼坯達(dá)到立輥前立輥能夠調(diào)整到設(shè)定值，這樣，明顯節(jié)約了等待時間。

在粗軋輥道提速模式中，增加了幾種工況，在避免了出現(xiàn)追尾事故的前提下提前對加熱出鋼輥道及粗軋延伸一段輥道進(jìn)行提速，有效地提高了軋制節(jié)奏。粗軋推床及輥道提速模式切入點(diǎn)為各道次之間的等待時間及前后坯間隔等待時間，節(jié)約零散時間，積少成多，該提速模式優(yōu)點(diǎn)為不增大設(shè)備負(fù)荷、不改變工藝參數(shù)。

1.4 粗軋至熱卷箱防追尾功能

粗軋至熱卷箱防追尾功能主要作用是保護(hù)功能，只有特定的情況，當(dāng)熱卷箱出現(xiàn)異常情況沒有正常轉(zhuǎn)車接鋼時，若此時粗軋已經(jīng)拋鋼，且鋼頭已經(jīng)到達(dá)粗軋機(jī)后HMD303，此時防追尾功能投入，立即對粗軋拋鋼速度進(jìn)行限制，這樣能夠有效地防止設(shè)備事故的發(fā)生。

2 結(jié)束語

通過增加這些控制功能，有效的提高了控制系統(tǒng)對鋼坯各種形變的應(yīng)對能力，提高了成品規(guī)格精度，同時降低了崗位操作人員應(yīng)對這些問題的操作難度，取得了良好的效果，得到了崗位操作人員及相關(guān)們的認(rèn)可。